非線性時滯系統(tǒng)模糊控制的研究.pdf

1、在工程實踐中，時滯現(xiàn)象是普遍存在的。例如，化工過程、生物系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)等都存在時滯現(xiàn)象。與非時滯系統(tǒng)比較，時滯通常是引起系統(tǒng)不穩(wěn)定與振動的原因。因此對時滯系統(tǒng)加以專門的研究就顯得非常的必要，并且具有相當(dāng)重大的意義?，F(xiàn)代數(shù)學(xué)、控制理論和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展為不確定時滯系統(tǒng)的研究提供了強有力的工具。近年來，作為控制理論研究熱點之一的非線性系統(tǒng)控制理論得到了長足的發(fā)展，尤其是微分幾何方法的引入，使得非線性系統(tǒng)控制理論得到了很大的飛躍。但作為更

2、一般的問題，也是更復(fù)雜的問題，非線性時滯系統(tǒng)控制的研究還沒有得到應(yīng)有的重視。近年來，由于模糊系統(tǒng)理論不需要精確的數(shù)學(xué)模型并且可以有效地利用專家知識，從而成功地應(yīng)用于許多控制問題中。另外模糊控制技術(shù)具有控制器設(shè)計簡便，適用于許多非線性系統(tǒng)并且具有魯棒性強等特點，20世紀(jì)80年代以來在控制理論和工程實踐方面獲得了巨大的發(fā)展。本課題主要研究基于模糊控制方法的非線性時滯系統(tǒng)魯棒控制。 本文的主要工作概括如下：研究了一類不確定時滯系統(tǒng)基于

3、模糊T-S模型的魯棒控制及其穩(wěn)定性分析。應(yīng)用不確定模糊T-S模型對一類非線性不確定系統(tǒng)進(jìn)行逼近，在此基礎(chǔ)上研究模糊狀態(tài)反饋、模糊魯棒觀測器的設(shè)計和基于觀測器的狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計問題。基本思想是：把整個狀態(tài)空間劃分成n個模糊子空間，在每個模糊子空間，用不確定模糊T-S模型表示局部線性不確定系統(tǒng)，對每個局部線性不確定系統(tǒng)設(shè)計局部魯棒觀測器和狀態(tài)反饋控制器?？偟聂敯粲^測器和反饋控制器增益分別是各個局部子系統(tǒng)觀測器和狀態(tài)反饋控制增益的加權(quán)和。

4、 針對一類單輸入單輸出不確定非線性系統(tǒng)，提出了一種穩(wěn)定的自適應(yīng)模糊控制方法。該方法不需要系統(tǒng)狀態(tài)可測的條件，而是通過設(shè)計模糊狀態(tài)觀測器來估計系統(tǒng)的狀態(tài)。系統(tǒng)的未知非線性項通過模糊邏輯系統(tǒng)進(jìn)行逼近，且逼近誤差滿足一定的有界條件，根據(jù)Lyapunov方法對系統(tǒng)進(jìn)行分析，得出相應(yīng)的參數(shù)自適應(yīng)律。該方法不但能保證跟蹤誤差收斂于原點的一個小的鄰域內(nèi)，而且所有的變量一致有界。 考慮了一類非線性時滯系統(tǒng)基于模糊T-S模型的魯棒鎮(zhèn)定問題

5、?；谟洃浶蜖顟B(tài)反饋策略，首先給出由T-S模糊模型描述的非線性時滯系統(tǒng)在時滯精確已知的情況下的魯棒鎮(zhèn)定準(zhǔn)則；其次給出了非線性時滯系統(tǒng)在時滯未知的情況下的自適應(yīng)控制策略，所設(shè)計的控制器確保閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。 研究了一類非線性時滯系統(tǒng)基于模糊T-S模型的模糊跟蹤控制問題。首先利用模糊T-S模型對一類不確定非線性系統(tǒng)進(jìn)行模糊建模，在此基礎(chǔ)上研究了模糊系統(tǒng)在狀態(tài)可測與不可測的情況下的模糊跟蹤問題。設(shè)計控制器的目的是，對于所有的有界參考輸

6、入，施加控制作用后，使得跟蹤誤差盡可能地小，并滿足給定的性能指標(biāo)?？刂破鞯脑O(shè)計避開了精確反饋線性化與自適應(yīng)方法，從而更加簡單實用。采用此方法，可將控制器的設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為求解線性矩陣不等式問題(LMI)，利用凸優(yōu)化技術(shù)，可有效地予以解決。 嘗試將模糊控制與滑模控制理論相結(jié)合，設(shè)計具有全局穩(wěn)定性的模糊控制器?；赥-S模糊模型和變結(jié)構(gòu)控制策略，研究了一類帶有參數(shù)不確定項的模糊時滯系統(tǒng)的輸出跟蹤問題。首先利用變結(jié)構(gòu)控制理論選擇滑模面，

7、針對系統(tǒng)時滯項為已知和未知的兩種情況，根據(jù)可達(dá)條件提出了變結(jié)構(gòu)控制方法。該方法確保系統(tǒng)的運動軌跡在有限的時間內(nèi)到達(dá)滑模面并一直保持在滑模面上。其次根據(jù)ISS理論和LMI方法研究了系統(tǒng)狀態(tài)全局有界的充分條件。另外，根據(jù)上面的研究，考慮了一類帶有參數(shù)不確定項的模糊時滯系統(tǒng)自適應(yīng)輸出跟蹤問題。提出了一種自適應(yīng)變結(jié)構(gòu)控制策略，利用自適應(yīng)策略的目的在于克服擾動的未知上界，使設(shè)計的控制器滿足可達(dá)條件?；谝陨显O(shè)計過程，閉環(huán)系統(tǒng)的全局跟蹤性能和魯棒性